基于DIgSILENT的双馈风机低电压穿越特性分析

多次发生的大规模风电机组相继脱网事故严重影响集群风电并网消纳和电网安全. 当电力系统电压出现跌落时,大容量风电场的切出会影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具备低电压穿越能力,以保证系统出现电压跌落时风电机组不间断并网运行. 为研究风电机组与系统的交互影响,探讨了双馈风电机组撬棒保护电阻取值、投切控制策略,并分析了低电压情况下双馈风电机组DFIG的保护控制措施与系统动态特性之间的联系. 在DIgSILENT中搭建双馈风电场分析撬棒阻值不同对风机实现低电压穿越的影响,并研究了不同故障情况下双馈风机低电压穿越特性. 本文的研究结果可以为风电机组的并网运行和电网的稳定运行提供参考.     

汽轮发电机组次同步谐振的数字仿真分析

电力系统中采用串联补偿电容可以提高线路输电能力和系统稳定性,但也可能引发电力系统的次同步谐振。以串补电容电力系统次同步谐振模拟机为研究对象,建立了机电互作用下汽轮发电机组轴系扭振响应的机电统一模型,对动模扭振模拟系统进行在电网故障工况下次同步谐振的数字仿真分析。分析了不同补偿度下的扭振响应和次同步谐振电流,为轴系的结构动态设计和机组安全可靠运行提供重要价值。     

汽轮发电机组次同步谐振及轴系扭振试验研究

分析了具有串联补偿电容电力系统机电扭振互作用的机理,构建了次同步谐振下的扭振测试系统,进行了机电耦合互作用下的次同步谐振及轴系扭振的试验。试验分析了不同补偿度下的扭振信号和发电机电流信号,试验表明补偿度越高,电力系统中次同步谐振电流越大,次同步谐振发生的危险性也越大。试验结果与模拟系统在电网故障工况下次同步谐振的数字仿真结果一致,说明了试验的有效性和它的实用价值。     

风电场并网系统的电压稳定性分析及改善措施

针对风电场并网带来的电压稳定性问题,以双馈风电机组为研究对象,根据双馈风电机组的运行特性,对风电机组的静态电压稳定和暂态电压稳定进行了理论分析,在Matlab/Simulink中建立了双馈风电场并网系统和静止无功补偿器模型,通过绘制双馈风电机组的P-V曲线,研究随着风电场出力的增加,电网静态电压稳定性的变化情况,并通过仿真验证了静止无功补偿器对于改善风电场并网系统的静态电压稳定性和暂态稳定性的作用.     

基于STATCOM的双馈风机机网扭振抑制策略研究

风力发电系统中风电机组传动轴的扭振现象使机械轴系零件,尤其齿轮箱常处在疲劳运行状态,长期运行很容易造成零件的损坏。提出一种基于静止同步补偿器(STATCOM)的双馈风机机网扭振抑制策略。通过建立STATCOM的数学模型,找出其无功功率控制方法,在此基础上利用STATCOM的无功功率输出动态特性快速的特点,在电网发生故障或者干扰时,及时控制无功功率的输出以稳定风机母线电压,从而有效地抑制机网扭振。最后,在Matlab/Simulink上进行仿真验证,结果表明,对于由传输线路末端无限大电网的电压暂降和电压突升的干扰引起的风机轴系扭振,STATCOM能够有效地进行抑制。     

基于双馈风机变桨与变速协调的频率控制

为了改善大规模风电并网给电网频率带来的不利影响,基于双馈风电机组的控制特性,结合转子动能与备用功率控制的特点,提出一种频率分段控制的备用功率与转子动能相协调的多层次、多周期、多环节的联合调频控制方法.电网频率发生偏移时,风机既能快速释放或吸收转子动能,又能调节桨距角,实现风电机组的频率控制.在电力系统仿真软件中搭建供电网络模型,并结合实际电网运行情况进行仿真,仿真结果表明,该方法使得风电机组对频率变化具有快速响应能力,可有效改善电网的频率特性,为双馈风电机组安全稳定并网提供了可借鉴的依据.     

含双馈风电机组的配电网运行模拟

为了解决含双馈风电机组配电网的运行模拟问题,应用HOMER软件和PSASP软件,构建了风场环境模拟和交流潮流计算交替进行的含双馈风电机组配电网的运行模拟模型.通过代表日风电场环境模拟生成,双馈变速恒频风电机组的电源模型的构建,含风电机组配电网的潮流计算,实现了相应的运行模拟过程.IEEE14节点算例表明了论文所提运行模拟方法的可行性,分析结果说明了风电机组对配电网运行指标的影响.     

基于滑模和扩张状态观测器对双馈风机低电压穿越的控制研究

为满足双馈式风电机组具有低电压穿越的能力,确保双馈式风电机组在电网电压跌落时不会脱网,并持续向电网提供无功。本文提出采用积分滑动模态控制策略和扩张状态观测器来改善和提高双馈式风电机组的低电压穿越能力。在指数趋近律下,通过积分滑动模态控制与双馈式风电机组模型进行结合,形成系统的控制策略。利用扩张状态观测器对系统状态量进行跟踪并估计扰动。通过仿真实验证实该策略的可行性。     

基于Matlab的双馈风力发电机组动态特性研究

随着能源的大量消耗,人们越来越重视可持续发展能源,风力发电由于其可再生性得到了很好的发展.现阶段的风力发电是比较成熟的一种发电形式.在分析了变速恒频双馈发电机组的工作原理的基础上,建立了风电机组的数学模型,利用Matlab软件对基于双馈感应发电机的变速风电机组进行了仿真,得到了风电机组正常运行和电网故障两种条件下的动态输出特性.     

基于Crowbar电路的双馈风电机组低电压穿越能力

针对传统控制策略的双馈风电机组的低电压穿越能力非常有限,不能满足我国电网运行条例中关于低电压穿越能力的要求．通过在转子侧增加撬棒(Crowbar)电路,在不改善控制策略的情况下,对Crowbar电路提高双馈风电机组的低电压穿越能力进行理论分析,并利用综合稳定程序(PSASP)对没有加装Crowbar电路和加装了Crowbar电路的双馈风电机组进行仿真比对.结果表明,Crowbar电路可以提高双馈风电机组的低电压穿越能力．利用风电机组低电压穿越试验装置在某地进行了现场试验,进一步证明了加装Crowbar电路不仅在理论上可以提高DFIG的低电压穿越能力,在实际应用中也是完全可行的方法．     

大容量辅机启动对孤立电网电压影响仿真

针对电网孤立运行条件下大容量辅机直接启动造成电网电压大幅下降的问题,基于辅机启动的基本原理以及孤立电网网架结构,建立了相应地区电网的电磁暂态仿真模型,并提出可行的孤立电网辅机启动策略.对电厂辅机的启动特性、辅机启动对电网电压的影响以及动态无功补偿装置在辅机启动过程中的补偿特性进行了仿真计算与分析,仿真结果表明,大容量辅机启动虽未造成电网失稳,但给电网电压带来很大冲击,而该启动策略可以有效地抑制冲击,为孤立电网的安全稳定运行提供了理论依据和可行性建议.     

并网逆变器功率和合成谐波阻抗联合控制策略

为了抑制电网中因非线性负载和电力电子器件的大量使用而产生的谐波,给出了并网逆变器的给定功率和合成谐波阻抗联合控制策略.该策略能够根据给定的有功功率和无功功率控制系统,并且在电流环电压环上加入了谐波阻抗环.Matlab/Simulink结果显示,该控制策略能够在实现并网逆变器并网的同时起到有效抑制电网谐波的作用.仿真结果表明,此方法能够抑制电流谐波,也使得电网电压谐波得到有效抑制,并避免了电网线路上的谐振.     

电压暂降过程中的双馈风力发电机无功功率调节能力

西班牙风力发电容量日益增加,已迫使输电系统运营机构（TSO）对电压骤降期间风力发电机无功出力提出新的要求．在稳态运行条件下,双馈风力发电机方便调节无功功率;但在电压暂降过程中,难于提供足够的无功功率．论文仿真分析了双馈风力发电机的无功出力,考虑保护系统和电网侧换流器共同作用,以满足无功平衡要求;故障瞬间,Crowbar电阻及其连接时间对无功平衡影响大,而电网侧换流器充当STATCOM作用,有助于改善电压波形,以实现转子侧换流器的重接．     

提高DFIG低电压穿越能力的改进控制策略

双馈感应发电机(doubly fed induction generator, DFIG)并网处发生短路故障时,基于传统crowbar技术的DFIG低电压穿越能力较低,须从电网吸收大量的无功功率,机端电压难以恢复。针对这一技术弊端,提出一种改进的综合控制策略:首先在原有crowbar技术的基础上引入直流卸荷电路(DC-chopper),在故障时能够抑制直流母线过电压和转子侧过电流;其次在转子侧变换器引入一个定子励磁电流的微分补偿项控制,以提升机组系统轴系机械应力。当电网发生严重故障时,改进的网侧变换器控制策略可将正常运行模式切换到无功支撑模式,从而补偿系统所需无功并为电网提供部分的无功功率。在PSCAD/EMTDC平台搭建DFIG并网的仿真模型,其仿真结果表明,在不同电压跌落程度下,提出的控制策略均能提高DFIG的低电压穿越能力。     

风电并入微网逆变器合成谐波阻抗谐波抑制

针对微网风力发电并网逆变器中大量使用电力电子器件会对微网造成谐波干扰的问题,利用合成谐波阻抗有功无功解耦控制方法,使微网系统输出给定有功功率和无功功率;在系统中增加谐波阻抗环,并应用瞬时无功理论,通过低通滤波器得到各次谐波分量,在主要谐波频率上合成新的谐波阻抗.通过Matlab/Simulink仿真结果表明,合成谐波阻抗可使谐波干扰得到有效抑制并且避免了传输线路上谐振的产生.     

双馈风电机组电力系统低频振荡阻尼特性

由于风力发电机组没有功角,采用数学模型方法分析含风电场的电力系统的低频振荡可能会产生一定的误差,提出基于实测信号的随机子空间算法对大规模双馈风机并网后的系统阻尼特性进行了分析.以含完整双馈发电机组动态模型的电力系统为例,分析了含双馈风电机组的电力系统阻尼特性.分析结果表明,随着风电接入容量的增加,阻尼比并非单调变化,而是存在一个最佳风电接入容量;含双馈风机组的电力系统由于装设了高响应速率的电力电子器件——换流器,有利于系统的小干扰稳定;风电场的阻尼特性与风电场接入位置和故障点之间的电气距离有紧密联系.     

电网故障下双馈风力发电机动态响应分析及LVRT控制

馈电机由于其定子与电网直接耦合相连,故而在电网发生故障时,电机转子侧会产生相应的电压和电流冲击,严重影响到风电场的稳定运行。文章首先讨论了故障发生时刻以及切除时刻的动态响应过程,并在此基础上对一种基于Crowbar电路的低电压穿越控制方法进行了在电网故障发生时刻以及故障切除时刻的仿真研究,通过与传统矢量控制在双馈风电系统发生严重电网故障下的对比分析验证了其可行性与正确性。     

基于支路模式势能的含高比例DFIG电网低频振荡特性分析

针对风电并网后小干扰稳定问题,文中从能量角度提出了含双馈风机(DFIG)的多机电力系统小干扰分析方法,基于支路模式势能函数,利用WSCC3机9节点系统,重点分析了双馈风机并网后不同风电渗透率对系统模式振荡割集的影响.分析结果表明:利用支路模式势能分析高比例风机并网电力系统,能够清晰的从网络角度体现不同模式下支路振荡情况,且分析结果较为合理.     

变速恒频风力发电机组输出特性分析

以变速恒频风力发电系统为研究对象,依据发电机数学模型和交流电机矢量变换控制原理,设计了交流励磁变速恒频(VSCF)发电机定子磁链定向的矢量变换控制系统,对转子侧变换器建立了外环定功率控制内环定电流控制的双闭环控制结构,实现双馈发电机定子有功P和无功Q的解耦控制,从而获得最大风能捕获的高效发电运行。并在PSCAD/EMTDC仿真环境下建立了变速恒频风力发电机组的整体动态数学模型。以渐变风和阵风为例,对由5台单机容量为2 MVA双馈感应电机(DFIG)组成的风电场并网前后的运行特性进行仿真研究,通过仿真分析,揭示了风电场并网运行的动态特性,并验证了数学模型和控制策略的正确性和有效性。